Inżynieria Rolnicza 1(99)/2008

273

ANALIZA WYDAJNOŚCI PRACY
PRZY MASZYNOWYM POZYSKANIU DREWNA
NA PRZYKŁADZIE HARWESTERA VALMET 901.3
I FORWARDERA VALMET 840.2

Michał Maksymiak, Andrzej Grieger

Instytut Inżynierii Rolniczej, Akademia Rolnicza w Szczecinie

Streszczenie. Celem badań było określenie wydajności pracy maszyn podczas pozyskiwania
drewna w trakcie wykonywania zabiegu trzebieży późnej, oraz usuwania skutków okiści
w drzewostanie czwartej i piątej klasy wieku. Z przeprowadzonych badań wynika że zdecy-
dowanie korzystniejszy efekt pracy uzyskał operator harwestera. Istotnym czynnikiem uzy-
skania zadawalających efektów pracy jest częstotliwość przejazdów technologicznych, oraz
ilość pozyskanego i załadowanego drewna na pojedynczym stanowisku pracy. Badania peł-
nego dnia roboczego w pracach związanych z pozyskaniem i zrywką drewna pozwalają wy-
ciągnąć wniosek, że stosowanie w ciągu technologicznym maszyn o zróżnicowanych para-
metrach wydajności, może przekładać się na wzrost kosztów pracy.

Słowa kluczowe: wydajność pracy, pozyskanie drewna, harwester, forwarder

Wprowadzenie

Proces maszynowego pozyskania drewna zainicjowano w latach sześcdziesiątych XX

wieku od wprowadzenia ścinarek, maszyn ścinkowo układających, oraz procesorów.
W Polsce mechanizację prac zrębowych rozpoczęto od zastosowania głowicy nożowej ND-
600 konstrukcji prof. Więsika zamontowanej na ładowarce czołowej Ł-34 [Moskalik
2004]. Wiele wysiłku organizacyjnego i przygotowania zaplecza technicznego wymagało
również wprowadzenie maszyn do zrywki surowca drzewnego [Laurow 1999]. Mimo
znacznego rozwoju maszynowego pozyskiwania drewna na świecie, w Polsce intensyfika-
cja technik harwesterowych w dalszym ciągu znajduje się w fazie początkowej. W 2001
roku liczba harwesterów w Polsce wynosiła jedynie 10 sztuk [Moskalik 2004]. Nieznaczny
wzrost zainteresowania przedsiębiorców leśnych zakupem wielooperacyjnych maszyn
pozyskaniowych rozpoczął się wraz z wejściem Polski do Unii Europejskiej i wiążącym się
z tym sposobem finansowania. Przykładem mogą być dane DGLP, z których wynika że w
2006 roku w posiadaniu zakładów usług leśnych znajdowało się 21 harwesterów [Grodecki
2006], natomiast już w 2007 roku ich liczba wzrosła do 67. Należy również zauważyc
wzrost popytu na harwestery wśród jednostek organizacyjnych Lasów Państwowych, które
zwiększyły ilośc wielooperacyjnych maszyn leśnych z 5 w 2006 na 12 w 2007 roku.

Michał Maksymiak, Andrzej Grieger

274

W warunkach polskiej gospodarki leśnej, gdzie dominuje system SWS istotnym pro-

blemem pozostaje wykonanie ścinki, okrzesania i wyróbki sortymentów na powierzchni,
gdzie w dalszym ciągu ponoszone koszty maszynowego pozyskiwania drewna są zbyt
wysokie. Niewątpliwie duży wpływ na niską efektywność pracy ma nieodpowiednia jej
organizacja. Głównym elementem uzyskania wysokiej wydajności pracy jest dobór wła-
ściwego zestawu maszyn oraz zastosowanie odpowiedniej technologii pozyskania do cech
drzewostanu oraz ukształtowania terenu.

Przedmiot i warunki badań

Badania polegające na obserwacji pracy zestawu maszyn (tab.1): harwester Valmet

901.3 (rys.1), oraz forwarder Valmet 840.2 (rys.2) przeprowadzono na terenie nadleśnic-
twie Iława, RDLP Gdańsk w listopadzie 2006 r. oraz lutym i kwietniu 2007 roku.

Celem doświadczenia było określenie wydajności maszyn pracujących w jednolitym

ciągu technologicznym przy pozyskiwaniu drewna. Badania przeprowadzono w trakcie
wykonywania zabiegu trzebieży późnej, oraz usuwania skutków okiści w drzewostanie
czwartej i piątej klasy wieku. Warunki pracy były następujące: wiek drzewostanu – 68 i 85
lat, skład gatunkowy - 6So 4Św, oraz 9So 1Św, zadrzewienie – 1,0 i 1,1, siedlisko – Bśw,
BMśw, oraz LMśw, podszyt – kruszyna, buk, dąb, oraz świerk, ukształtowanie terenu –
płaskie, faliste. Rodzaj pozyskiwanego surowca przedstawiał się następująco: ok. 65%
stanowiły wałki o długości 2,5, oraz 1,8 m, natomiast pozostałe 35% pozyskano w formie
kłód o długości 6 m. W przypadku analizy wydajności pracy forwardera badania przepro-
wadzono jedynie podczas zrywki sortymentów S2 o długości 2,5 m.

Tabela 1. Charakterystyka parametrów technicznych maszyn do prac leśnych
Table 1. Characteristics of technical parameters of machines for forest work

Maszyna

Jednostka

Harwester

Forwarder

Model

Valmet 901.3

Valmet 840.2

Parametry silnika

Moc

kW·obr.

-1

140/2200

125/2200

Maks. Moment obr.

Nm·obr.

-1

740/1400

650/1500

Siła uciągu

kN

128

150

Parametry żurawia

Model żurawia

Valmet Cranab CRH15

Valmet CRF7

Moment unoszenia

kNm

102

92

Zasięg żurawia

m

11

9,3

Kąt obrotu

stopnie

315

380

Parametry robocze

Model głowicy / chwytaka

Valmet 350

Cranab Forte G28

Maks. Średnica przerzynki

mm

600

-

Maks. Siła posuwu

kNm

20-25

-

Prędkość posuwu

M·s

-1

5

-

Wskaźnik ładunku

Kg

-

11000

Pole przekroju poprz. skrzyni ład.

m

2

-

4,1

Źródło: dane producenta

Analiza wydajności pracy...

275

Rys. 1. Harwester Valmet 901.3
Fig. 1.

The Valmet 901.3 harvester

Rys. 2. Forwarder Valmet 840.2
Fig. 2.

The Valmet 840.2 harvester

Michał Maksymiak, Andrzej Grieger

276

W celu określenia wydajności maszyn przeprowadzony został chronometraż czasu pra-

cy operatora. Czas mierzony był od momentu przystąpienia operatora do pracy, do zakoń-
czenia wszelkich czynności związanych z obsługą maszyny. Jako minimalną odnotowywa-
ną wartość drogi pokonanej przez maszynę przyjęto odległość 1 metra.

Wydajność eksploatacyjną pracy operatora harwestera określono według wzoru (1).

W

E1

= 3600 · Q

1

·

t

c1

-1

[m

3

·h

-1

]

(1)

gdzie:

Q

1

– objętość pozyskanego surowca [m

3

],

t

c1

– całkowity czas pracy operatora harwestera [s], w tym:

t

11

– czas pozyskania (ścinka, okrzesanie i przerzynka) [s],

t

12

– czas przejazdów technologicznych [s],

t

p1

– czas przerw [s], w tym:

t

p11

– przerwy techniczne i organizacyjne [s],

t

p12

– przerwy fizjologiczne [s],

t

T1

– czas transportu maszyny (dojazdu na powierzchnię) [s], w tym:

t

T11

– dojazd (transport z miejsca garażowania maszyny na powierzchnię) [s],

t

T12

– powrót (transport z miejsca pracy do miejsca garażowania maszyny) [s].

Wydajność efektywną pracy harwestera określono na podstawie wzoru (2).

W

e1

= 3600 · Q

1

· t

e1

-1

[m

3

·h

-1

]

(2)

gdzie:

Q

1

–

objętość pozyskanego surowca [m

3

],

t

e1

– efektywny czas pracy operatora harwestera [s], w tym:

t

11

– czas pozyskania (ścinka, okrzesanie i przerzynka) [s],

t

12

– czas przejazdów technologicznych [s].

Wydajność eksploatacyjną pracy operatora forwardera określono według wzoru (3).

W

E2

= 3600 · Q

2

·

t

c2

-1

[m

3

·h

-1

]

(3)

gdzie:

Q

2

– objętość zerwanego surowca [m

3

],

t

c2

– całkowity czas pracy operatora forwardera [s], w tym:

t

21

– czas jazdy po ładunek (czas dojazdu do pierwszego pakietu drewna) [s],

t

22

– czas załadunku (czynności ładunkowe) [s],

t

23

– czas jazdy z ładunkiem (czas przejazdu między stosami, sztukami drewna) [s],

t

24

– czas jazdy z pełnym ładunkiem (czas powrotu z pełnym ładunkiem) [s],

t

25

– czas rozładunku (czynności rozładunkowe) [s],

t

p2

– czas przerw [s], w tym:

t

p21

– przerwy techniczne i organizacyjne [s],

t

p22

– przerwy fizjologiczne [s],

t

T2

– czas transportu maszyny (dojazdu na powierzchnię) [s], w tym:

t

T21

– dojazd (transport z miejsca garażowania maszyny na powierzchnię) [s],

t

T22

– powrót (transport z miejsca pracy do miejsca garażowania maszyny) [s].

Analiza wydajności pracy...

277

Wydajność efektywną pracy forwardera określono na podstawie wzoru (4).

W

e2

= 3600 · Q

2

· t

e2

-1

[m

3

·h

-1

]

(4)

gdzie:

Q

2

–

objętość zerwanego surowca [m

3

],

t

e2

– efektywny czas pracy operatora forwardera [s], w tym:

t

21

– czas jazdy po ładunek (czas dojazdu do pierwszego pakietu drewna) [s],

t

22

– czas załadunku (czynności ładunkowe) [s],

t

23

– czas jazdy z ładunkiem (czas przejazdu między stosami, sztukami drewna)

[s],

t

24

– czas jazdy z pełnym ładunkiem (czas powrotu z pełnym ładunkiem) [s],

t

25

– czas rozładunku (czynności rozładunkowe) [s].

W celu określenie wskaźnika wykorzystania czasu pracy posłużono się wzorem (5).

e

E

p

W

W

k

=

(5)

gdzie:

W

0

–

wydajność eksploatacyjna maszyny: W

E1

– harwester, lub W

E2

– forwarder,

W

e

–

wydajność efektywna maszyny: W

e1

– harwester, lub W

e2

– forwarder.

Wyniki badań

Na podstawie kilkudniowej obserwacji określono średnią wydajność, oraz inne wielko-

ści charakteryzujące pracę maszyn. Z przeprowadzonych badań wynika że zdecydowanie
korzystniejszy efekt uzyskał operator harwestera (tab. 2). Na rezultaty jego pracy istotny
wpływ miała duża ilość drewna wyrobionego na pojedynczym stanowisku pracy, która
wynikała z warunków drzewostanu, m.in. stopnia zadrzewienia. Natomiast za niską wydaj-
ność zrywki najbardziej odpowiedzialnym parametrem była odległości transportu drewna,
której średnia wartośc wyniosła 484,25 m.

Tabela 2. Wyniki pracy harwestera Valmet 901.3 i forwardera Valmet 840.2
Table 2. The Valmet 901.3 harvester and Valmet 840.2 forwarder work results

HARWESTER

FORWARDER

Wielkość

Symbol Wartość Symbol Wartość

Wydajność efektywna [m

3

·h

-1

]

W

e1

17,60

W

e2

10,58

Wydajność eksploatacyjna [m

3

·h

-1

]

W

01

12,32

W

02

8,89

Miąższość drewna pozyskana / załadowana z 1 stanowiska [m

3

]

Q

1

0,56

Q

2

0,22

Odległość między stanowiskami [m]

l

s

6,38

l

s

7,33

Liczba drzew pozyskanych z jednego stanowiska [n]

n

ds

1,67

-

-

Prędkość przejazdów między stanowiskami [m·s

-1

]

v

1

0,62

v

2

0,76

Źródło: obliczenia własne autorów

Michał Maksymiak, Andrzej Grieger

278

Niska wartośc miąższości drewna pozyskana z jednego stanowiska pracy uzyskana

przez operatora forwardera związana jest z rodzajem sortymentu zrywanego przez operato-
ra, którego przedmiotem pracy był surowiec średniowymiarowy o długości 2,5 m. Jak
również odległośc przejazdów między stanowiskami pracy związana jest z różnicą zasięgu
żurawia obu maszyn.

Zastosowanie wieloczynnościowych maszyn leśnych ma charakter cykliczny, który de-

terminowany jest właściwością przedmiotu pracy. Strukturę czasu pracy operatora harwe-
stera przedstawia rys. 3, natomiast charakterystykę procesu zrywki rys. 4. Procentowy
udział poszczególnych czasów odnosi się do eksploatacyjnego czasu pracy operatorów.

Na podstawie badań określono również strukturę ilości drzew pozyskanych z jednego

stanowiska pracy harwestera (rys. 5). Ponad połowa stanowisk pracy obejmowała pozycje,
w których operator wykorzystując wyłącznie zasięg żurawia pozyskiwał jedynie jedno
drzewo.

Źródło: obliczenia własne autorów

Rys. 3. Struktura czasu pracy operatora harwestera Valmet 901.3
Fig. 3.

The structure of Valmet 901.3 harvester operator’s worktime

Analiza wydajności pracy...

279

Rys. 4. Struktura czasu pracy operatora forwardera Valmet 840.2
Fig. 4.

The structure of Valmet 840.2 forwarder operator’s worktime

Źródło: obliczenia własne autorów

Rys. 5. Struktura ilości drzew pozyskanych z jednego stanowiska pracy harwestera
Fig. 5.

The structure of amount of trees acquired at one harvester work station

Michał Maksymiak, Andrzej Grieger

280

Na podstawie badań można stwierdzic, że istotny jest dobór odpowiedniej organizacji

pracy oraz dyscyplina pracownika. W przypadku zrywki, właściwa organizacja pracy
pozwoliła osiągnąć wysoki współczynnik wykorzystania czasu pracy (k

p

= 0,84), natomiast

w przypadku operatora wielooperacyjnej maszyny pozyskaniowej czas przerw technicz-
nych i organizacyjnych stanowił ponad 16 % łącznego czasu pracy (rys. 6).

Źródło: obliczenia własne autorów

Rys. 6. Procentowy udział wykorzystania czasu pracy przez operatorów maszyn
Fig. 5.

Percent share of worktime utilization by machine operators

Wnioski

Badania pełnego dnia roboczego w pracach związanych z pozyskaniem i zrywką drew-

na pozwalają wyciągnąć wniosek, że stosowanie w ciągu technologicznym maszyn o zróż-
nicowanych parametrach wydajności może przekładać się na niepełne wykorzystanie po-
tencjału technicznego. W końcowym rozliczeniu wystąpi wzrost kosztów pracy.

Bibliografia

Grodecki J., Stempski W. 2006. Stan i uwarunkowania rozwojowe technologii leśnych w polskim

modelu gospodarki leśnej. Materiały konferencyjne. Targi Ekolas Tuchola. s. 21.

Laurow Z. 1999. Pozyskiwanie drewna. Wydawnictwo SGGW. Warszawa. s. 40-41.
Moskalik T. 2004. Model maszynowego pozyskiwania drewna w zrównoważonym leśnictwie

polskim. Wydawnictwo SGGW, Warszawa 2004. s. 10-11. ISBN 83-7244-491-9.

Analiza wydajności pracy...

281

ANALYSIS OF PRODUCTIVITY DURING MECHANICAL
TIMBER ACQUISITION ON THE EXAMPLE OF VALMET
901.3 HARVESTER AND VALMET 840.2 FORWARDER

Abstract. The purpose of the research was to determine productivity of machines while acquiring
timber during secondary thinning operation, and eliminating effects of thick snow layer settling on
trees in forest stand of fourth and fifth age category. Completed tests indicate that harvester operator
has reached definitely more advantageous work results. The following factors are important to obtain
satisfactory effects of work: frequency of technological runs, and amount of timber acquired and
loaded at single work station. Analyses of full workday in case of works involving timber acquisition
and skidding allow to conclude that using of machines with diversified productivity parameters in
processing line may translate into labour cost increase.

Key words: productivity, timber acquisition, harvester, forwarder

Adres do korespondencji:
Michał Maksymiak; e-mail: [e-mail]
Instytut Inżynierii Rolniczej
Akademia Rolnicza w Szczecinie
ul. Papieża Pawła VI nr 1
71-459 Szczecin